第一部分:房间/系统设置和声音质量
房间里能影响声音质量的因素很多,包括音箱和摆位,房间本身的失真,声学处理和自动调校系统。当然也有很多调试碟作为调校的参考。但我觉得首先要把基本概念搞对才能在大方向上走对路。 首先,我会解释一些将会用到的基本名词。声压(SPL)是音量的衡量标准,单位是分贝(db) 而响度并不是音量的衡量标准,而是人的感受。比如说:“那个声音真的很吵!”跟“房间里皇帝位(MLP)的声压是100分贝”是两个概念。分清楚这两个概念很重要。
失真,音箱摆位和声学处理 关于失真,可以找到很多很深奥的资料,但我只想简单的说一说。
第一,失真可以定义为“任何对声音波形信号的改变”(因为所有的声音都是由各种不同频率的声波组成的,所以任何波形的改变都会影响到我们听到的声音)
但在实际应用中,“失真”说的就是任何对听感产生不良影响的因素。例如讯源本身就是压缩过的,或者录制的时候就有失真。音箱,低音炮和功放的制造厂商绞尽脑汁来尽量降低产品的失真,特别是总谐波失真(THD) 如果你对失真想更深入的了解,我推荐阅读这篇权威文章https://www./blog/distortion
如果我们推一个音箱,低音炮或功放太狠的话,就会在整个系统回路里面产生失真。即使我们只是以一般音量的播放的话,房间本身也会影响我们听到的声音。但并不是所有的影响都是负面的,房间也可能有正面的影响。这里我只会讨论房间造成的负面影响。
在后面的篇幅我会详细解释在一个房间里的施罗德频率(临界频率)之上或者之下的频率各自的区别。但简单来说,一般房间的临界频率在200Hz左右,低于这频率低音就会产生驻波,强化低音声压。高于临界频率的声波则会在房间里面来回反弹直到能量消失。
高频声波不会强化声压,但会影响人的感知,强化响度。特别是如果房间里面有很多硬质表面的话,听起来就会失真。人听到失真的高频就会比不失真的高频觉得响很多。而且人对失真的高频耐受度比起失真的低频耐受度差很多。比如,我们会把失真的高频形容成刺耳,但失真的低频就只是浑浊而已。所以这点很重要。
【题外话,小于500立方米的家庭影院的听感往往比大得多的电影院听起来更响。有些声学专家估计一般的家庭影院在同样声压下要比电影院的听感要大5-8分贝。越小的房间这种放大效果越明显。一个房间经过良好声学处理后可以把听感降低2-3分贝。但还是会比电影院听起来大声,这种现象一般是由失真引起的】
为了更好的解释房间会引起失真,理解声波在房间里面是如何活动的很重要。为了方便讨论,我在这个指南里把低音定义为500Hz以下,中频为500Hz-2500Hz,超过2500Hz的为高频。频率越高,波长越短,摆动速度越快,且沿直线传播,除非被吸收或者被反弹。波长越长摆动速度就越慢,且碰到障碍物容易被扭曲而不是直线反弹。这种不同的特性直接对我们的听感产生影响。
举例来说,10Hz频率的声波每秒只循环10次,波长大概112英尺长。100Hz频率的声波每秒循环100次,波长大概11英尺长。频率越高,波长就越短。1000Hz频率的声波每秒循环1000次,波长也就比1英尺长点。到了10KHz频率, 波长也就1英寸左右。以下的连接是详细的波长列表http://www./freq.htm
低频摆动慢,在角落里扭曲沉积,而临界点以上的频率摆动就相对快,在房间里面就像台球一样反弹直到能量耗尽。中频和高频声波在房间的六面反弹(四面墙,地板和天花板)它们也会在其他硬质表面反弹,比如桌面和家具。如果这些反射声跟直达声时间不是很接近的话,我们的大脑基本上将它忽略。我们基本上会专注于直达声,所以听直达声会觉得比较响。人的脑子基本上会过滤掉那些晚些到达的反射声来放大直达声。
但那些高频反射声在6ms毫秒内紧跟直达声到达的话往往会让人感觉到声音失真了。因为我们的大脑难以把这两个紧贴着到达的声音合成单一的声音,所以就会影响声音的清晰度。
所以刚搭建音频系统的时候,我们应该关注声音的清晰度。所以我把低音炮的炮位调整放在指南的结尾部分。在第一部分,我将讲讲音箱,房间和听音位之间的联系。而其中我会特别注重前三,因为它们承担了一个电影音轨的大部分内容,对声音的整体质量有着举足轻重的作用。
*主箱: 让我们从主箱说起。很多现代音箱是带导向孔的,所以要离开墙体一部分距离来达到最佳效果。而静电式音箱则要求的空间更多因为它的发声原理跟传统的直接发射式音箱不同。但即使是直接发射式音箱,也有声波往后方传播,穿过音箱箱体,在音箱后方的墙体被反射。
所以在一个密闭空间如家庭影院播放的时候,同时有很多事情在发生。首先,直达声到达听音位。第二,音箱后方墙体的反射声到达听音位。第三,侧墙的反射声到达听音位。第四,地板和天花板的反射声到达听音位。我们的大脑很神奇的把这些先后到达的声音合成一个单一的声音。但如果这些声音贴得太近,大脑就没法处理了就会听到失真。
有很多办法来解决这些失真。例如,音箱厂商往往在水平方向扩散声场来解决指向性过强的问题,实现扩宽声场使离轴方向也得到相同的声压。但如果声场搞得太宽,侧墙的反射声就会过于明显,这是一个设计上取舍平衡的问题。所以,直接发射式音箱的500Hz以上的声波从喇叭口出来是一个圆锥型,随着距离而扩散。
我觉得大多数音箱厂商想达到大概在距离3-4米的时候有30度的水平方向离轴弥散效果。基本上这个距离是大部分落地和书架箱的听音距离。纵向离轴弥散就比较窄了,大概15度左右以避免地板过度反射。(当所有的音箱距听音位的距离处于恰当的位置时,所有的音箱回放音量将达到一致。这样即使不用功放的自动调校也会很容易的取得平顺的频率响应和良好的音效)
确定这个最佳点,不同的音箱,不同的房间都会产生变量,所以需要实验。比如,如果音箱离得太远,高音部分就会受到影响,而且侧墙的早期反射声也会变强。所以,确定音箱离后墙和侧墙的距离,以及内束的角度都需要试错。
一个向来的经验法则就是在确定主箱的间距时,把主箱跟皇帝位形成一个等边三角形。这个法则主要起到很好的结像作用,而且是实际声场的宽度建立的基础。对于家庭影院来说,宽过屏幕;对立体声来说,宽过音箱。所以,声场宽度也是决定主箱离侧墙的距离的一个要素。
还有一个要素就是之前提到的侧墙反射声。这个完全是个人喜好的问题。一些声学厂商和烧友对处理早期侧墙反射声很执着。但Todd Welti博士和Floyd Toole博士进行的听音测试表明,大多数人更喜欢未经处理的侧墙产生的额外的环境声,因为这样声场更宽,声音好像是从音箱两侧传来的。
聆听者需要按照自己的喜好来决定主箱的位置摆放,最好的方法就是做实验。你可以用被子或者厚毯子临时挂在侧墙的反射位来确定你是喜欢环境声多点还是少点。一个人坐在皇帝位,另一个人举着镜子在侧墙移动。当皇帝位的人从镜中看到音箱的时候,那个位置就是第一个反射点。
**中置 中置在家庭影院系统中非常重要,80%的内容和几乎所有的对话是分配给中置的。中置音箱的摆位对于对话清晰度影响很大。不管是书架箱还是落地箱,主箱的高音喇叭设计时基本保持跟坐姿的耳朵同一个水平面上。但中置一般不是在屏幕的上方就是在下方(透声幕除外)。而且中置基本上都是设计成水平放置来适应这种摆位。
当中置放在屏幕的上下方时,中高频(高度指向性)并没有直接对准聆听者。之前提到,出于减少地板的反射声的目的,音箱的纵向弥散受到比较大的限制。这样一来,整个声音的清晰度,特别是对话的清晰度会受到影响。
虽然说人声的低频部分不受到指向性影响那么大,但一些相对高频的辅音如"B", "C", "D","G", "P", 和 "T"作为单词的开头或结尾时会受影响使得对话不那么清晰。
通常都建议中置音箱最好能尽量对准耳朵高度。可以通过放置带角度的垫片来解决这个问题。有时调整后可以对中置的声音清晰度有很大提升。可以的话,建议尽量不要把中置放柜子里,如果一定要放在柜子里不要放得太靠里,否则声波先碰到柜里的板子造成不必要的反射声。
如果无论怎么调整中置的摆放对话都不清晰的话,也许中置对于系统其他的音箱来说太弱,或低音调得太强,特别是当分频点设在100Hz或更高就会让人声显得过于浑厚难以听清。
有时候,动态EQ会增强所有声道的低音,于是过强的中置低音就会影响对话。动态EQ也会加强环绕声道的音量,大概每-5db主音量环绕增加1db,导致中置更难听清。除开动态EQ,环境噪音,电影音轨本身的音乐或声音特效也会影响对话的清晰度。所以很多人人喜欢增强中置的电平。
*** 早期和晚期反射声及房间声学处理 除了之前提到过的侧墙早期反射声外,音箱跟听音位之间的地板也是一个强反射源。特别是硬质表面如混凝土,瓷砖,木地板等。用地毯等材料可以削弱1000Hz以上的反射声。
沙发前的茶几也会大量反射,所以放点软性材料就算杂志也是对打散高频反射声有帮助的。记住高频声波是团状而且直线传播,所以打散(扩散)可以减少失真。
房间的其他位置也会制造麻烦。之前提到,音箱会往后散播部分声波,如果太靠近墙的话(30-60厘米以内)建议做些声学处理如油画,壁毯,或专业声学材料等来降低这些早期反射声。如果用的是厚实点的声学材料如1-2英寸厚的玻璃纤维,大概只能吸收300-350Hz以上的频率。而发泡橡胶(foamrubber)等材料500Hz以下的频率就无能为力了。
普通的房间大小早期反射声都会在6ms以内到达,造成失真,所以请考虑进行一定的声学处理。同理沙发如果距离后墙少于1米的话,反射声也会小于6ms, 建议进行声学处理。 刚才说的都是早期反射声,但其实声波在房间里面会不断反射直达能量消失,这就是晚期反射声。晚期反射声消失的耗时叫混响时间。如果房间一点处理都没有的话,这些声波停留的时候过长(混响时间过长),会让人感到听觉疲劳,当音量提高的时候也会让人感到不舒适。
如果你手头上没有测量器材,又怀疑房间的声学有问题,一个简单的拍手实验就可以大概给你个直观的感受。在听音位拍手,听到的声音延长了的话,就是回声。这里有个视频很好的诠释了什么叫回声。在一个全硬质表面,无家具,形状规则的房间里面敲鼓。当然,正常情况下回声效应不会这么明显,因为或多或少都有家具,沙发什么的吸收。这个例子虽然比较极端但大家可以体会一下中高频失真造成的影响。
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